JP2007507146A - Data encryption method and apparatus - Google Patents

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Abstract

第１の通信端末１と第２の通信端末２との間での通信に関するデータを暗号化する方法及び装置において、第１の端末から送信されるメッセージが第２の端末に到着することが予想される時間に関する情報が、第１及び第２の端末間でのメッセージの交換により決定される。データは、その決定される情報を用いて第１の端末で暗号化され、第２の端末に送信され、そこで実際の到着時間に基づき復号化が行われる。  In the method and apparatus for encrypting data related to communication between the first communication terminal 1 and the second communication terminal 2, a message transmitted from the first terminal is expected to arrive at the second terminal Information about the time to be determined is determined by exchanging messages between the first and second terminals. The data is encrypted at the first terminal using the determined information and transmitted to the second terminal where it is decrypted based on the actual arrival time.

Description

本発明は、第１及び第２の通信端末間での通信のためデータを暗号化する装置及び方法、並びに対応する復号化方法及び装置に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for encrypting data for communication between first and second communication terminals, and a corresponding decryption method and apparatus.

通信チャネルを介して送信されるデータを暗号化するための多様な暗号化技術が知られている。これらの技術の大部分は、鍵(key)に基づくものであり、暗号化された通信を復号化するための秘密鍵を処理する受信相手(receiving party)に依存する(rely on)ことになる。真に安全なチャネルを提供するために、秘密鍵は、一般的には、チャネルを介して秘密鍵を送信することなく受信側に与えられる必要がある。チャネルを介した通信を行うと、場合によってはチャネルの安全性に妥協することになるためである。これは、物理的に受信側の位置へ暗号化鍵を運ぶことを含む場合がある。   Various encryption techniques for encrypting data transmitted via a communication channel are known. Most of these technologies are based on keys and rely on a receiving party to process a secret key for decrypting encrypted communications. . In order to provide a truly secure channel, the secret key generally needs to be given to the receiver without sending the secret key over the channel. This is because communication via a channel compromises the safety of the channel in some cases. This may involve physically transporting the encryption key to the receiving location.

物理的な鍵の転送を必要とすることの不利な点は、動的な(dynamic)通信チャネルを確立すること、又は頻繁に暗号化方法を変更することを難しくする点にある。   The disadvantage of requiring a physical key transfer is that it makes it difficult to establish a dynamic communication channel or frequently change the encryption method.

本発明の目的は、上述した問題を解決することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems.

本発明によれば、第１及び第２の通信端末間での通信のためのデータを暗号化する方法が提供される。その方法は、第１の端末から送信されたメッセージが第２の端末に到着する時間に関する情報を決定するステップと、その決定される情報を用いて第１の端末でデータを暗号化するステップとを有する。   According to the present invention, a method for encrypting data for communication between first and second communication terminals is provided. The method includes determining information regarding a time at which a message transmitted from the first terminal arrives at the second terminal, and encrypting data at the first terminal using the determined information. Have

それに対応するように、第１の通信端末より受信される暗号化されたデータを第２の端末で復号化する方法が与えられる。その方法において、そのデータは、第２の端末で受信されることが予想される時間に関する情報を用いて、第１の端末において暗号化されており、その方法は、暗号化されたデータを第２の端末で受信するステップと、その暗号化されたデータの受信時間に関する情報を決定するステップと、その暗号化されたデータを復号化するためにその決定される情報を用いるステップとを有する。   Correspondingly, a method is provided for decrypting encrypted data received from a first communication terminal at a second terminal. In the method, the data is encrypted at the first terminal using information about a time that is expected to be received at the second terminal, and the method includes: Receiving at the second terminal, determining information regarding the reception time of the encrypted data, and using the determined information to decrypt the encrypted data.

第２の通信端末での到着時間に基づきデータを暗号化することにより、安全なチャネルが確立されることができる。なぜなら、第２の通信端末のみがその決定される時間にその情報を受信することになり、従って、それを復号化することができることになるからである。   A secure channel can be established by encrypting the data based on the arrival time at the second communication terminal. This is because only the second communication terminal will receive the information at the determined time and can therefore decode it.

第２の端末での到着予想時間を決定するステップは、第１の通信端末から第２の通信端末へ第１のメッセージを送信し、第２の通信端末からリプライメッセージであって、第２の端末での第１のメッセージの受信時間に関する情報とそのリプライメッセージの送信時間に関する情報とを含むリプライメッセージを受信し、第１の通信端末でのリプライメッセージの受信時間を決定することを有することができる。第１のメッセージの送信時間と組み合わせれば、これは、第１の端末から第２の端末へ送信されたメッセージの到着予想時間を計算するのに必要な情報を提供する。   The step of determining the estimated arrival time at the second terminal is a step of transmitting a first message from the first communication terminal to the second communication terminal, a reply message from the second communication terminal, Receiving a reply message including information on a reception time of the first message at the terminal and information on a transmission time of the reply message, and determining a reception time of the reply message at the first communication terminal. it can. Combined with the transmission time of the first message, this provides the information necessary to calculate the estimated arrival time of the message transmitted from the first terminal to the second terminal.

本発明によれば、通信システムにおける第１及び第２の通信端末間の安全なチャネルをセットアップする方法も提供される。その方法は、第１の端末から送信される第１のメッセージを第２の端末で受信し、第２の端末から第１の端末へ第２のメッセージを送信するステップを有する。その第２のメッセージは、第２の端末での第１のメッセージの到着時間と第２の端末から第１の端末への第２のメッセージの送信時間とに関する情報を含む。   The present invention also provides a method for setting up a secure channel between first and second communication terminals in a communication system. The method includes receiving a first message transmitted from a first terminal at a second terminal, and transmitting the second message from the second terminal to the first terminal. The second message includes information regarding the arrival time of the first message at the second terminal and the transmission time of the second message from the second terminal to the first terminal.

従って、第１及び第２の端末間での簡単なメッセージ交換により安全なチャネルがセットアップされることができる。   Therefore, a secure channel can be set up by simple message exchange between the first and second terminals.

本発明による方法は、第１の端末だけが、第２の端末用にデータを暗号化するのに必要な情報を取得することを許すことができる。   The method according to the invention can allow only the first terminal to obtain the information necessary to encrypt the data for the second terminal.

本発明によれば、更に第１及び第２の通信端末間での通信のためにデータが暗号化されるべき通信システムが提供される。そのシステムは、第１の端末から送信されるメッセージが第２の端末に到着することが予想される時間に関する情報を決定する手段と、その決定される情報を用いて第１の端末でデータを暗号化する手段とを有する。   According to the present invention, there is further provided a communication system in which data is to be encrypted for communication between the first and second communication terminals. The system includes means for determining information about a time at which a message transmitted from the first terminal is expected to arrive at the second terminal, and using the determined information, the data is transmitted from the first terminal. Means for encryption.

第１及び第２の端末は、それぞれ第１及び第２の内部クロックを持つことができる。各クロックは、タイムシーケンス(time sequence:時間系列)に対応するシーケンス値を生成する。クロック値は絶えず変化しているので、データの受信に関して(on receipt of the data)予想されるクロック値に関連づけられる暗号化鍵に基づきデータを暗号化することに依存する暗号化方法は、データパケットを送信する毎に暗号化鍵が変化してよいという利点を持つことができる。   The first and second terminals can have first and second internal clocks, respectively. Each clock generates a sequence value corresponding to a time sequence. Since the clock value is constantly changing, an encryption method that relies on encrypting the data based on the encryption key associated with the expected clock value on receipt of the data is a data packet. It is possible to have an advantage that the encryption key may be changed every time.

本発明によれば、更に、受信機に暗号化されたデータを送信するよう構成される送信機が提供される。その送信機は、送信機から送信されるメッセージが受信機に到着することが予想される時間に関する情報を決定する手段と、その決定される情報を用いて送信機でデータを暗号化する手段とを有する。   According to the present invention, there is further provided a transmitter configured to transmit encrypted data to the receiver. The transmitter includes means for determining information regarding a time at which a message transmitted from the transmitter is expected to arrive at the receiver, and means for encrypting data at the transmitter using the determined information. Have

本発明は、送信機から送信されるデータを復号化するよう構成される受信機も提供する。そこでは、送信機から送信されるメッセージが受信機に到着することが予想される時間に関する情報を用いて、データが暗号化される。その受信機は、暗号化されたデータを受信する手段と、暗号化されたデータの到着時間を決定する手段と、その決定された情報を用いて暗号化されたデータを復号化する手段とを有する。   The present invention also provides a receiver configured to decode data transmitted from the transmitter. There, the data is encrypted using information about the time when a message transmitted from the transmitter is expected to arrive at the receiver. The receiver includes means for receiving the encrypted data, means for determining the arrival time of the encrypted data, and means for decrypting the encrypted data using the determined information. Have.

本発明の実施形態が、対応する図面を参照して、例を介して以下に説明されるであろう。   Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the corresponding drawings.

図１を参照すれば、本発明によるシステムは、GSMとUMTSとを含むがこれらに限られない、いずれかの利用可能な通信プロトコルを用いて、基地局４の制御の下、通信ネットワーク３を介して通信する第１及び第２の無線ユーザ端末１、２を有する。各第１及び第２のユーザ端末１、２は、内部時間基準(internal time reference)を維持するそれぞれ内部クロック５ａ、５ｂを持つ。   Referring to FIG. 1, a system according to the present invention uses a communication network 3 under the control of a base station 4 using any available communication protocol, including but not limited to GSM and UMTS. The first and second wireless user terminals 1 and 2 communicate with each other. Each first and second user terminal 1, 2 has an internal clock 5a, 5b, respectively, that maintains an internal time reference.

各ユーザ端末１、２のそれぞれの内部構造が、図２のブロック図形式で示される。各端末は、クロック回路５ａ、５ｂ、プロセッサ６、無線インタフェース回路７、アンテナ８、メモリ９、例えば、ディスプレイとキーパッドとスピーカとマイクとを含む入力／出力回路１０、音声回路１１、例えばＳＩＭカードとリーダとを含む認証回路１２、及びバッテリ１３を含む。   The internal structure of each of the user terminals 1 and 2 is shown in the block diagram format of FIG. Each terminal includes a clock circuit 5a, 5b, a processor 6, a wireless interface circuit 7, an antenna 8, a memory 9, for example, an input / output circuit 10 including a display, a keypad, a speaker, and a microphone, an audio circuit 11, for example, a SIM card And an authentication circuit 12 including a reader and a battery 13.

上述のユーザ端末が任意の特定のプロトコルを用いて他のユーザ端末と通信する態様は、よく知られており、更に詳細に説明されることはない。   The manner in which the above-described user terminals communicate with other user terminals using any particular protocol is well known and will not be described in further detail.

図２に示される内部クロック回路５ａ、５ｂは、同期化されていない、従って他のいずれのユーザ端末のクロックシーケンスとも独立しているクロックシーケンスを、例えば、各ユーザ端末がスイッチオンされるときに依存して生成する。従って各ユーザ端末は、異なる時間認識(perception of time)を持つ。本発明による暗号化を可能にするために、第１のユーザ端末１は、まず第２のユーザ端末２の時間認識(time perception)を取得しなければならない。   The internal clock circuits 5a, 5b shown in FIG. 2 are not synchronized and thus independent of the clock sequence of any other user terminal, for example when each user terminal is switched on. Generate depending on. Thus, each user terminal has a different perception of time. In order to enable encryption according to the present invention, the first user terminal 1 must first obtain the time perception of the second user terminal 2.

図３は、プロセッサ６の制御の下、例えば、メモリ９に格納されるソフトウェアに基づき、図２の回路により実行されるステップを説明する。図３を参照すれば、第１のユーザ端末１は、第１のユーザ端末のクロック５ａに基づき、ｔ１Ｔで表される送信時間に第２のユーザ端末２へ安全でない(non-secure)メッセージを送信する(ステップｓ１)。送信時間は、メッセージへエンコードされる。添え字「１Ｔ」は、第１の端末１からの送信であることを示す。メッセージは、第２の端末２で受信され(ステップｓ２)、第２の端末は、ｔ２Ｒで表される到着時間を記録する(ステップｓ３)。添え字「２Ｒ」は、そのメッセージが第２の端末２で受信されたことを示す。第２の端末２は、それから第１の端末１に対し、リプライを、最初の送信時間ｔ１Ｔと到着時間ｔ２Ｒとリプライメッセージの送信時間ｔ２Ｔとを含むメッセージと共に返す(ステップｓ４)。このリプライメッセージは、第１の端末１で時間ｔ１Ｒに受信される(ステップｓ５)。第１の端末１は、それぞれのクロック５ａ、５ｂ間のオフセットを計算するのに十分な情報を持つ。本明細書では、クロック５ａ、クロック５ｂは、送信クロック５ａ、受信クロック５ｂとも呼ばれる。 FIG. 3 illustrates the steps performed by the circuit of FIG. 2 under the control of the processor 6, for example based on software stored in the memory 9. Referring to FIG. 3, the first user terminal 1 sends a non-secure message to the second user terminal 2 at the transmission time represented by t 1T based on the clock 5a of the first user terminal. Is transmitted (step s1). The transmission time is encoded into the message. The subscript “1T” indicates transmission from the first terminal 1. Message is received by the second terminal 2 (step s2), a second terminal, records the arrival time represented by t 2R (step s3). The subscript “2R” indicates that the message has been received by the second terminal 2. The second terminal 2 then returns a reply to the first terminal 1 together with a message including the initial transmission time t 1T , the arrival time t 2R and the reply message transmission time t 2T (step s 4). This reply message is received by the first terminal 1 at time t 1R (step s5). The first terminal 1 has enough information to calculate the offset between the respective clocks 5a, 5b. In this specification, the clock 5a and the clock 5b are also referred to as a transmission clock 5a and a reception clock 5b.

更にシステムの安全性を高めることができる別の例においては、最初の送信時間ｔ１Ｔが第１の端末から送信されるメッセージには含まれず、第１の端末１に格納される。リプライメッセージが第２の端末２から受信されるとき、第１の端末１は、リプライメッセージに対応する初期メッセージの送信時間を取り出す。これは、第１の端末１がリプライメッセージを受信するとき、初期メッセージの送信時間を識別することを可能にするいずれかの方法によって達成されることができる。例えば、送信時に、第１の端末１が、送信時間ｔ１Ｔと共にメッセージ識別子を格納し、そのメッセージ識別子を第２の端末に送信する。第２の端末２は、そのメッセージ識別子をリプライメッセージに挿入し、これを到着時間ｔ２Ｒ情報とリプライメッセージの送信時間ｔ２Ｔ情報と共に第１の端末１へ返信する。リプライメッセージを受信すると、第１の端末１は、そのメッセージ識別子に対応する送信時間ｔ１Ｔを探す。 In another example that can further increase the security of the system, the first transmission time t 1T is not included in the message transmitted from the first terminal, but is stored in the first terminal 1. When the reply message is received from the second terminal 2, the first terminal 1 extracts the transmission time of the initial message corresponding to the reply message. This can be achieved by any method that allows the first terminal 1 to identify the transmission time of the initial message when it receives the reply message. For example, at the time of transmission, the first terminal 1 stores the message identifier together with the transmission time t 1T and transmits the message identifier to the second terminal. The second terminal 2 inserts the message identifier into the reply message and returns it to the first terminal 1 together with the arrival time t 2R information and the reply message transmission time t 2T information. When receiving the reply message, the first terminal 1 searches for the transmission time t 1T corresponding to the message identifier.

更なる別の例では、第１の端末１により送信されるメッセージは、第２の端末２に対する起動メッセージ(wake-up message)となる。送信時間ｔ１Ｔは、第２の端末２に対する識別子と共に第１の端末に格納される。この場合、リプライメッセージが受信される端末２の識別子は、最初の送信時間を探すために使用される。 In yet another example, the message transmitted by the first terminal 1 is a wake-up message for the second terminal 2. The transmission time t 1T is stored in the first terminal together with the identifier for the second terminal 2. In this case, the identifier of the terminal 2 from which the reply message is received is used to find the first transmission time.

以下、第１の端末１は、次の情報：ｔ１Ｔ、ｔ２Ｒ、ｔ２Ｔ及びｔ１Ｒを持つ。第１の端末１から送信されたメッセージが第１の端末１で受信されるまでの応答に要する総時間は、次式で与えられる：
ＴＴｏｔａｌ＝Ｔ１２＋Ｔ（２Ｒ／Ｔ）＋Ｔ２１ (式１）
ここで：
Ｔ１２は、第１のユーザ端末で開始されたメッセージが第２のユーザ端末へ着く(travel)までの飛行時間であり、
Ｔ（２Ｒ／Ｔ）は、第２の端末で受信されるメッセージと第２の端末から送信されるリプライとの間の内部通過時間間隔であり、
Ｔ２１は、第２のユーザ端末で開始されたメッセージが第１のユーザ端末へ着くまでの飛行時間である。 Hereinafter, the first terminal 1 has the following information: t 1T , t 2R , t 2T and t 1R . The total time required for a response until the message transmitted from the first terminal 1 is received by the first terminal 1 is given by:
T Total = T 12 + T ( 2R / T) + T 21 ( Equation 1)
here:
T 12 is the flight time until the message started at the first user terminal arrives at the second user terminal (travel);
T (2R / T) is the internal transit time interval between the message received at the second terminal and the reply sent from the second terminal;
T 21 is the time of flight to the message initiated by the second user terminal arrive to the first user terminal.

しかしながら、飛行時間が両方向に対し同じであることを仮定すれば、Ｔ１２＝Ｔ２１である。同様に、第１の端末１は、第２の端末２でのメッセージ通過時間Ｔ２Ｒ／Ｔをｔ２Ｔ−ｔ２Ｒで計算することができる。従って、前述される式１は：
ＴＴｏｔａｌ＝２Ｔ１２＋(ｔ２Ｔ−ｔ２Ｒ) (式２)
と簡略化される(reduce)。 However, assuming that the flight time is the same for both directions, T 12 = T 21 . Similarly, the first terminal 1 can calculate the message transit time T 2R / T at the second terminal 2 by t 2T −t 2R . Thus, Equation 1 above is:
T Total = 2T 12 + (t 2T -t 2R) ( Equation 2)
Is reduced.

ここで、飛行時間Ｔ１２を決定すべく式２を変形すると：

Figure 2007507146
となる。 Here, by modifying Equation 2 to determine the time of flight T 12:
Figure 2007507146
 It becomes.

ＴＴｏｔａｌは、第２の端末からのリプライメッセージが第１の端末で受信される時間と、最初のメッセージが第１の端末により送信される時間との間の時間間隔、つまりｔ１Ｒ−ｔ１Ｔによっても与えられる。従って、式３は：

Figure 2007507146
となる。 T Total is the time interval between the time when the reply message from the second terminal is received at the first terminal and the time when the first message is transmitted by the first terminal, ie t 1R −t 1T. Also given by. Thus, Equation 3 is:
Figure 2007507146
 It becomes.

送信クロックと受信クロックとの間のオフセットは、第２の端末のクロック５ｂでの時間単位で表現される、最初のメッセージが第２の端末で受信される時間(ｔ２Ｒ)と、第２のクロック５ｂが第１の端末のクロック５ａの時間基準を用いていた場合、その最初のメッセージが受信されたであろう時間である、送信時間ｔ１Ｔに飛行時間を加えた時間つまりｔ１Ｔ＋Ｔ１２との間の差で与えられる。従って、オフセットは：
オフセット＝ｔ２Ｒ−(ｔ１Ｔ＋Ｔ１２) (式５) The offset between the transmission clock and the reception clock is expressed in units of time in the second terminal clock 5b, the time when the first message is received at the second terminal (t 2R ), and the second If the clock 5b was using the time base of the first terminal clock 5a, the time when the first message would have been received, the transmission time t 1T plus the flight time, ie t 1T + T 12 Given by the difference between. So the offset is:
Offset = t 2R − (t 1T + T 12 ) (Formula 5)

図４を参照すれば、ローカル時間ｔ１Ｔ＝７で第１の端末１が第２の端末２にメッセージを送信すると仮定した特定の例が与えられる。これは、第２の端末２でローカル時間ｔ２Ｒ＝１００５で受信される。時間ｔ２Ｔ＝１００８でリプライメッセージを送信するまでに、３単位時間分の時間差がある。そのリプライメッセージは、ｔ１Ｔ、ｔ２Ｒ及びｔ２Ｔを含む。第１の端末１は、ローカル時間ｔ１Ｒ＝１２でリプライメッセージを受信する。 Referring to FIG. 4, a specific example is given assuming that the first terminal 1 sends a message to the second terminal 2 at the local time t 1T = 7. This is received at the second terminal 2 at the local time t 2R = 1005. There is a time difference of 3 unit times until the reply message is transmitted at time t 2T = 1008. The reply message includes t 1T , t 2R and t 2T . The first terminal 1 receives the reply message at local time t 1R = 12.

従って、前述の式４を用いれば：

Figure 2007507146
となり、Ｔ１２＝１となる。 Thus, using equation 4 above:
Figure 2007507146
 And T 12 = 1.

オフセットは前述の式５を用いて算出され：
オフセット＝１００５−(７＋１)
となり、オフセット＝９９７となる。 The offset is calculated using Equation 5 above:
Offset = 1005- (7 + 1)
And offset = 997.

図３及び図４を参照すれば、第１の端末１が第２の端末２にデータを送信することを望めば、式５の変形式を使用することができ：
ｔ２ＲＥ＝ｔ１ＴＳ＋飛行時間＋オフセット (式６)
ここで：
ｔ２ＲＥは、データが第２の端末２で受信されるであろう予想時間であり；
ｔ１ＴＳは、データが第１の端末１から送信されるはずの予定時間である。 Referring to FIGS. 3 and 4, if the first terminal 1 wants to send data to the second terminal 2, the variant of equation 5 can be used:
t 2RE = t 1TS + flight time + offset (Equation 6)
here:
t 2RE is the expected time that data will be received at the second terminal 2;
t 1TS is a scheduled time when data should be transmitted from the first terminal 1.

再度図３を参照すれば、予定送信時間ｔ１ＴＳに送信されるはずのメッセージに対して、第１の端末は、以前に算出されたオフセットと飛行時間とを予定送信時間ｔ１ＴＳに加えることにより、第２の端末２での予想到着時間ｔ２ＲＥを算出する(ステップｓ６)。 Referring to FIG. 3 again, for a message to be transmitted at the scheduled transmission time t 1TS , the first terminal adds the previously calculated offset and flight time to the scheduled transmission time t 1TS. The expected arrival time t2RE at the second terminal 2 is calculated (step s6).

送信されるべきメッセージは、それから予想到着時間を用いて暗号化される(ステップｓ７)。そのメッセージは予定送信時間に送信され(ステップｓ８)、予想到着時間と同じである実際の到着時間に第２の端末２で受信される(ステップｓ９)。実際の到着時間(TOA)が記録され(ステップｓ１０)、メッセージを復号化するのに使用される(ステップｓ１１)。   The message to be transmitted is then encrypted using the expected arrival time (step s7). The message is transmitted at the scheduled transmission time (step s8) and received by the second terminal 2 at the actual arrival time that is the same as the expected arrival time (step s9). The actual time of arrival (TOA) is recorded (step s10) and used to decrypt the message (step s11).

暗号化／復号化は、多数の方法で行われることができる。例えば、送信されるべきデータが、予想到着時間分乗算されて送信され、受信側では(at the receiving end)実際の到着時間で除算される。しかしながら、内部クロック間の相対差に依存する何らかの方法で修正されるデータを結果として生じる、いずれかの技術が使用されることができる。それは、総和(summation)、ルックアップテーブルの使用、又はデータを操作するいずれかの他の技術を含む。   Encryption / decryption can be done in a number of ways. For example, the data to be transmitted is multiplied by the expected arrival time and transmitted, and at the receiving end, it is divided by the actual arrival time. However, any technique that results in data that is modified in some way that depends on the relative difference between the internal clocks can be used. It includes summation, use of lookup tables, or any other technique for manipulating data.

例えば、図４を再度参照すれば、第１の端末１がローカル時間ｔ＝２０でデータを送信することを望むと仮定する場合、(式６を用いて)第２の端末での予想到着時間が：
ｔ２ＲＥ＝２０＋１＋９９７
つまり、ｔ２ＲＥ＝１０１８
であることを計算することができる。 For example, referring again to FIG. 4, assuming that the first terminal 1 wishes to transmit data at the local time t = 20, the expected arrival time at the second terminal (using equation 6). But:
t 2RE = 20 + 1 + 997
That is, t 2RE = 1018
Can be calculated.

そこで、データパケットが「１０１０１０１０１０１０」とすると、１０１８(二進で１１１１１１１０１０)倍した結果、メッセージパケットは１０１０１００１１０１００００００００１００となる。実際の受信時間である１０１８でこのパケットを受信すると、この時間で除算すれば元のデータパケットが復元される。   Therefore, if the data packet is “10101101010”, the message packet is 1010100110100000000100 as a result of multiplication by 1018 (binary 1111111010). When this packet is received at 1018 which is the actual reception time, the original data packet is restored by dividing by this time.

受信するとき読み出す(reading on receipt)クロックに関する情報を持たないため、他の受信機はいずれもこの情報を正常に復号化(decode)することはできない。送信機クロック５ａ及び受信機クロック５ｂは絶えず変化しているので(moving)、暗号化鍵と考えることができる乗算に関する係数(multiplying factor)は、データパケットの送信時間が変わる度に変更され、安全性に関する追加的な強化を与える。   Since there is no information about the clock to read when receiving (reading on receipt), none of the other receivers can successfully decode this information. Since the transmitter clock 5a and the receiver clock 5b are constantly changing (moving), the multiplication factor, which can be considered as an encryption key, is changed every time the transmission time of the data packet changes, and is safe. Give additional sex enhancements.

上述された配置において、受信端末２は、第１の端末１への送信のためにデータを暗号化することができる十分な情報を持たない。第１の端末１への送信のためには、上述されたのとは逆向きのプロセスから類推し、受信端末２が、第１の端末１へメッセージを送信し、リプライを待つ必要がある。   In the arrangement described above, the receiving terminal 2 does not have enough information to be able to encrypt data for transmission to the first terminal 1. In order to transmit to the first terminal 1, it is necessary to analogize from the reverse process described above, the receiving terminal 2 transmits a message to the first terminal 1 and waits for a reply.

本発明によるシステムは、声又はデータを安全に送信するのに使用されることができる。２つの端末間でのメッセージの交換が、安全なチャネルのセットアップに必要とされるすべてである。従って、システムは、トランシーバ(walkie-talkie)、電話対電話SMSメッセージなどを介した安全な通信を可能にすることができる。システムは、暗号化鍵を交換するための簡単な初期暗号化法として使用されることもできる。暗号化鍵を用いて暗号化された連続するメッセージが、通常の方法により通信チャネル上を送信されるか、又は本発明のシステムを第２レベルの暗号化として使用することができる。本システムは、暗号化に対する規則的な変化が望ましく、一方でリモートの受信位置に物理的な鍵の運搬を提供することが不便である任意の通信環境において適用される有効範囲を持つ。   The system according to the invention can be used to transmit voice or data securely. The exchange of messages between the two terminals is all that is required for setting up a secure channel. Thus, the system can enable secure communication via walkie-talkie, phone-to-phone SMS messages, and the like. The system can also be used as a simple initial encryption method for exchanging encryption keys. Successive messages encrypted with the encryption key can be transmitted over the communication channel in the normal manner, or the system of the present invention can be used as a second level encryption. The system has a scope that is applicable in any communication environment where regular changes to encryption are desirable while it is inconvenient to provide physical key transport to a remote receiving location.

本発明は、主に無線移動体通信端末に関して説明されているが、固定無線端末又は有線端末に対しても適用可能である。   Although the present invention has been described mainly with respect to wireless mobile communication terminals, it can also be applied to fixed wireless terminals or wired terminals.

本発明の開示を読めば、他の変形及び修正が当業者には明らかであろう。斯かる変形及び修正は、暗号及び通信の分野において既に知られているのと均等な特徴及び他の特徴を含むことができ、本書に既に述べられた特徴の代わりに又はそれに加えて用いられることができる。暗号化方法は主に、ソフトウェアで実現されるものとして説明されているが、その代わりにハードウェアの暗号化モジュールにより実現されることもできる。   From reading the present disclosure, other variations and modifications will be apparent to persons skilled in the art. Such variations and modifications may include equivalent features and other features already known in the fields of cryptography and communications, and may be used in place of or in addition to the features already described herein. Can do. Although the encryption method is mainly described as being realized by software, it can also be realized by a hardware encryption module instead.

第１及び第２の通信端末を含む、本発明による通信システムの概略図である。1 is a schematic diagram of a communication system according to the present invention including first and second communication terminals. FIG. 図１の第１及び第２の通信端末それぞれの内部構造を説明する概略ブロック図である。It is a schematic block diagram explaining the internal structure of each of the 1st and 2nd communication terminal of FIG. 図１に示される第１及び第２の端末間で送信されるデータの暗号化及び対応する復号化を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the encryption of the data transmitted between the 1st and 2nd terminals shown by FIG. 1, and corresponding decoding. 第１及び第２の通信端末のそれぞれにおけるクロックシーケンスを説明する概略図である。It is the schematic explaining the clock sequence in each of the 1st and 2nd communication terminal.

Claims (34)

第１及び第２の通信端末間での通信に関するデータを暗号化する方法であって、該方法は、
前記第１の端末から送信されるメッセージが前記第２の端末に到着することが予想される時間に関する情報を決定するステップと、
前記決定される情報を用いて、前記第１の端末で前記データを暗号化するステップとを有する方法。 A method for encrypting data relating to communication between first and second communication terminals, the method comprising:
Determining information regarding a time at which a message transmitted from the first terminal is expected to arrive at the second terminal;
Encrypting the data at the first terminal using the determined information. 前記第１の端末及び前記第２の端末のいずれか一方から、前記端末の他方へ送信されるメッセージの飛行時間を決定するステップを更に有する請求項１に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising determining a flight time of a message transmitted from one of the first terminal and the second terminal to the other of the terminals. 前記第１及び第２の端末が、それぞれ第１及び第２の内部クロックを持ち、前記内部クロックはそれぞれ、タイムシーケンスに対応するシーケンス値を生成しており、更に、前記第１及び第２のクロックシーケンス間の差を規定するオフセット値を決定するステップを有する請求項２に記載の方法。   The first and second terminals have first and second internal clocks, respectively, and the internal clocks generate sequence values corresponding to time sequences, respectively, and the first and second terminals 3. The method of claim 2, comprising determining an offset value that defines a difference between clock sequences. 前記予想到着時間を決定する前記ステップが、第１のメッセージが送信されるべき時間を表す第１のクロックに対するシーケンス値に、前記オフセット値と前記飛行時間とを加えることを有する、請求項３に記載の方法。   The step of determining the expected arrival time comprises adding the offset value and the flight time to a sequence value for a first clock that represents a time at which a first message is to be transmitted. The method described. 前記第１の通信端末から送信されるメッセージを前記第２の通信端末が受信することになる時間に関する情報を決定する前記ステップが、
前記第１の通信端末から前記第２の通信端末へ第１のメッセージを送信するステップと、
リプライメッセージであって、前記第２の端末での前記第１のメッセージの受信時間に関する情報と、該リプライメッセージの送信時間に関する情報とを含む前記リプライメッセージを前記第２の通信端末から受信するステップと、
前記第１の通信端末での前記リプライメッセージの受信時間を決定するステップとを更に含む請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。 Determining the information about the time at which the second communication terminal will receive a message transmitted from the first communication terminal;
Transmitting a first message from the first communication terminal to the second communication terminal;
A step of receiving from the second communication terminal the reply message, which is a reply message and includes information related to a reception time of the first message at the second terminal and information related to a transmission time of the reply message. When,
The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: determining a reception time of the reply message at the first communication terminal. 前記第１のメッセージと共に、該第１のメッセージの前記送信時間を含めるステップと、前記リプライメッセージと共に、前記第１のメッセージの前記送信時間を返信するステップとを更に有する請求項５に記載の方法。   6. The method of claim 5, further comprising: including the transmission time of the first message with the first message; and returning the transmission time of the first message with the reply message. . 前記第１の端末での前記第１のメッセージの前記送信時間を格納するステップと、前記リプライメッセージを受信するとき、前記送信時間を取り出すステップとを含む請求項５に記載の方法。   6. The method according to claim 5, comprising storing the transmission time of the first message at the first terminal and retrieving the transmission time when receiving the reply message. 前記第１及び第２の通信端末が、それぞれ第１及び第２の内部クロックを含み、前記受信時間に関する情報を決定する前記ステップは、該受信時間での前記第２の内部クロックの状態に関する値を決定することを有する、請求項５乃至７のいずれかに記載の方法。   The first and second communication terminals include first and second internal clocks, respectively, and the step of determining information related to the reception time is a value related to a state of the second internal clock at the reception time. A method according to any of claims 5 to 7, comprising determining 前記決定される情報を前記データと組み合わせることにより前記データを暗号化するステップを有する請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。   9. A method according to any preceding claim, comprising encrypting the data by combining the determined information with the data. 前記情報を前記データと組み合わせる前記ステップが、データパケットが被乗数であり、前記情報が乗数である乗算演算を行うことを有する、請求項９に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the step of combining the information with the data comprises performing a multiplication operation where the data packet is a multiplicand and the information is a multiplier. 前記情報が、前記メッセージが前記第２の端末に到着することが予想される前記時間を表す値を有する、請求項９又は１０に記載の方法。   The method according to claim 9 or 10, wherein the information comprises a value representative of the time at which the message is expected to arrive at the second terminal. 第１の通信端末より受信する暗号化されたデータを第２の通信端末において復号化する方法であって、前記データが、該データが前記第２の端末で受信されることが予想される時間に関する情報を用いて前記第１の端末で暗号化されており、
前記第２の端末で前記暗号化されたデータを受信するステップと、
前記暗号化されたデータの前記受信時間に関する情報を決定するステップと、
前記暗号化されたデータを復号化するため前記決定される情報を用いるステップとを有する方法。 A method for decrypting encrypted data received from a first communication terminal at a second communication terminal, wherein the data is expected to be received by the second terminal. Encrypted with the first terminal using information about
Receiving the encrypted data at the second terminal;
Determining information regarding the reception time of the encrypted data;
Using the determined information to decrypt the encrypted data. 前記第１及び第２の端末が、それぞれ第１及び第２の内部クロックを含み、前記暗号化されたデータの前記受信時間に関する情報を決定する前記ステップは、前記受信時間での前記第２の内部クロックの状態に関する値を決定するステップを有する、請求項１２に記載の方法。   The first and second terminals include first and second internal clocks, respectively, and the step of determining information regarding the reception time of the encrypted data includes the second at the reception time. 13. The method of claim 12, comprising determining a value for the state of the internal clock. 前記暗号化されたデータを復号化するため前記決定される情報を用いる前記ステップが、前記データを前記クロックに関連する値と組み合わせるステップを有する、請求項１３に記載の方法。   The method of claim 13, wherein the step of using the determined information to decrypt the encrypted data comprises combining the data with a value associated with the clock. 前記データを前記クロックに関連する値と組み合わせる前記ステップが、暗号化されたデータパケットを表す値を前記クロックに関連する値で除算するステップを有する、請求項１４に記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the step of combining the data with a value associated with the clock comprises dividing a value representing an encrypted data packet by a value associated with the clock. 通信システムにおける第１及び第２の通信端末間で安全なチャネルをセットアップする方法であって、該方法が、
前記第１の端末から送信される第１のメッセージを前記第２の端末で受信するステップと、
前記第２の端末から前記第１の端末へ第２のメッセージを送信するステップとを有し、該第２のメッセージは、前記第２の端末での前記第１のメッセージの到着時間と前記第２の端末から前記第１の端末への前記第２のメッセージの送信時間とに関する情報を含む方法。 A method for setting up a secure channel between first and second communication terminals in a communication system, the method comprising:
Receiving at the second terminal a first message transmitted from the first terminal;
Transmitting a second message from the second terminal to the first terminal, wherein the second message includes the arrival time of the first message at the second terminal and the second message. A method comprising information relating to a transmission time of the second message from a second terminal to the first terminal. 前記第１の端末からの前記第１のメッセージの前記送信時間に関する情報を決定するステップを更に有する請求項１６に記載の方法。   The method of claim 16, further comprising determining information regarding the transmission time of the first message from the first terminal. 前記送信時間に関する前記情報が、前記第１及び第２のメッセージに含まれる、請求項１７に記載の方法。   The method of claim 17, wherein the information regarding the transmission time is included in the first and second messages. 前記第１のメッセージの前記送信時間に関する情報を決定する前記ステップが、前記第１のメッセージを送信するとき前記第１の端末に前記情報を格納し、前記第２のメッセージを受信するとき前記第１の端末から前記情報を取り出すことを有する、請求項１７に記載の方法。   Said step of determining information relating to said transmission time of said first message stores said information in said first terminal when transmitting said first message and said second when receiving said second message; 18. The method of claim 17, comprising retrieving the information from one terminal. 前記第１の端末で前記第２のメッセージを受信するステップと、前記第２のメッセージの前記受信時間に関する情報を決定するステップとを更に有する請求項１６乃至１９のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 16 to 19, further comprising: receiving the second message at the first terminal; and determining information regarding the reception time of the second message. 第１及び第２の通信端末間での通信のためにデータが暗号化される通信システムであって、該システムが、
前記第１の端末から送信されるメッセージが前記第２の端末に到着することが予想される時間に関する情報を決定する手段と、
前記決定される情報を用いて前記第１の端末で前記データを暗号化する手段とを有するシステム。 A communication system in which data is encrypted for communication between first and second communication terminals, the system comprising:
Means for determining information regarding a time at which a message transmitted from the first terminal is expected to arrive at the second terminal;
Means for encrypting the data at the first terminal using the determined information. 前記決定する手段が、
前記第１の通信端末から前記第２の通信端末へ第１のメッセージを送信する手段と、
前記第２の通信端末で前記第１のメッセージ受信し、受信時間を決定する手段と、
リプライメッセージであって、前記第２の端末での前記第１のメッセージの前記受信時間に関する情報と前記第２の端末からの該リプライメッセージの送信時間に関する情報とを含む前記リプライメッセージを前記第２の通信端末から前記第１の通信端末へ送信する手段と、
前記第１の通信端末で前記リプライメッセージを受信する手段とを含む請求項２１に記載のシステム。 The means for determining comprises:
Means for transmitting a first message from the first communication terminal to the second communication terminal;
Means for receiving the first message at the second communication terminal and determining a reception time;
A reply message, the reply message including information on the reception time of the first message at the second terminal and information on a transmission time of the reply message from the second terminal. Means for transmitting from the communication terminal to the first communication terminal;
The system according to claim 21, further comprising: means for receiving the reply message at the first communication terminal. 前記第１のメッセージを送信する手段は、前記第１のメッセージと共に前記第１のメッセージの前記送信時間を含める手段を備え、前記第２の端末からリプライメッセージを送信する手段は、前記リプライメッセージと共に前記第１のメッセージの前記送信時間を含める手段を備える、請求項２２に記載のシステム。   The means for transmitting the first message comprises means for including the transmission time of the first message together with the first message, and the means for transmitting a reply message from the second terminal together with the reply message 23. The system of claim 22, comprising means for including the transmission time of the first message. 前記第１のメッセージの前記送信時間を前記第１の端末に格納する手段と、前記リプライメッセージを受信するとき、前記第１のメッセージの前記送信時間を取り出す手段とを更に有する請求項２２に記載のシステム。   23. The apparatus according to claim 22, further comprising: means for storing the transmission time of the first message in the first terminal; and means for extracting the transmission time of the first message when the reply message is received. System. 前記第１の端末が、前記暗号化されたデータを前記第２の端末へ送信する手段を含む、請求項２１乃至２４のいずれかに記載のシステム。   The system according to any of claims 21 to 24, wherein the first terminal includes means for transmitting the encrypted data to the second terminal. 前記第１及び第２の端末が、それぞれ第１及び第２の内部クロックを持ち、前記内部クロックはそれぞれ、タイムシーケンスに対応するシーケンス値を生成する、請求項２１乃至２５のいずれかに記載のシステム。   The said 1st and 2nd terminal has a 1st and 2nd internal clock, respectively, and the said internal clock respectively produces | generates the sequence value corresponding to a time sequence. system. 前記第１及び第２のクロックシーケンス間の差を規定するオフセット値を決定する手段を含む、請求項２６に記載のシステム。   27. The system of claim 26, including means for determining an offset value that defines a difference between the first and second clock sequences. 前記第１の通信端末による前記メッセージの送信と前記第２の通信端末による前記メッセージの受信との間の伝搬遅延を決定する手段を含む、請求項２７に記載のシステム。   28. The system of claim 27, comprising means for determining a propagation delay between transmission of the message by the first communication terminal and reception of the message by the second communication terminal. 暗号化されたデータを受信機に送信するよう構成される送信機であって、該送信機は、
前記送信機から送信されるメッセージが前記受信機に到着することが予想される時間に関する情報を決定する手段と、
前記決定される情報を用いて、前記送信機で前記データを暗号化する手段とを有する送信機。 A transmitter configured to transmit encrypted data to a receiver, the transmitter comprising:
Means for determining information regarding a time at which a message transmitted from the transmitter is expected to arrive at the receiver;
A transmitter having means for encrypting the data at the transmitter using the determined information. メッセージの送信時間に関する情報を送信される前記メッセージに含める手段を更に有する請求項２９に記載の送信機。   30. The transmitter of claim 29, further comprising means for including information regarding a message transmission time in the transmitted message. メッセージの送信時間に関する情報を格納する手段を更に有する請求項２９に記載の送信機。   30. The transmitter according to claim 29, further comprising means for storing information relating to a message transmission time. リプライメッセージを受信するとき、前記メッセージの前記送信時間に関する前記情報を取り出す手段を更に有する請求項３１に記載の送信機。   32. The transmitter of claim 31, further comprising means for retrieving the information regarding the transmission time of the message when receiving a reply message. 送信機から送信されるデータを復号化するよう構成される受信機であって、前記データは、前記送信機から送信されるメッセージが前記受信機に到着することが予想される時間に関する情報を用いて暗号化されており、該受信機は、
前記暗号化されたデータを受信する手段と、
前記暗号化されたデータの到着時間を決定する手段と、
前記決定される情報を用いて前記暗号化されたデータを復号化する手段とを有する受信機。 A receiver configured to decode data transmitted from a transmitter, wherein the data uses information regarding a time at which a message transmitted from the transmitter is expected to arrive at the receiver. And the receiver is
Means for receiving the encrypted data;
Means for determining an arrival time of the encrypted data;
Means for decrypting the encrypted data using the determined information. プロセッサで実行されるとき、請求項１乃至２０のいずれかに記載の方法を実行するよう構成されるコンピュータプログラム。
21. A computer program configured to perform the method of any of claims 1 to 20 when executed on a processor.
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